Linux信號基礎(chǔ)

作者：Vamei 出處：http://www.rzrgm.cn/vamei 歡迎轉(zhuǎn)載，也請保留這段聲明。謝謝！

Linux進程基礎(chǔ)一文中已經(jīng)提到，Linux以進程為單位來執(zhí)行程序。我們可以將計算機看作一個大樓，內(nèi)核(kernel)是大樓的管理員，進程是大樓的房客。每個進程擁有一個獨立的房間(屬于進程的內(nèi)存空間)，而每個房間都是不允許該進程之外的人進入。這樣，每個進程都只專注于自己干的事情，而不考慮其他進程，同時也不讓別的進程看到自己的房間內(nèi)部。這對于每個進程來說是一種保護機制。(想像一下幾百個進程總是要干涉對方，那會有多么混亂，或者幾百個進程相互偷窺……)

然而，在一些情況，我們需要打破封閉的房間，以便和進程交流信息。比如說，內(nèi)核發(fā)現(xiàn)有一個進程在砸墻(硬件錯誤)，需要讓進程意識到這樣繼續(xù)下去會毀了整個大樓。再比如說，我們想讓多個進程之間合作。這樣，我們就需要一定的通信方式。信號(signal)就是一種向進程傳遞信息的方式。我們可以將信號想象成大樓的管理員往房間的信箱里塞小紙條。隨后進程取出小紙條，會根據(jù)紙條上的內(nèi)容來采取一定的行動，比如燈壞了，提醒進程使用手電。(當(dāng)然，也可以完全無視這張紙條，然而在失火這樣緊急的狀況下，無視信號不是個好的選擇)。相對于其他的進程間通信方式(interprocess communication， 比如說pipe, shared memory)來說，信號所能傳遞的信息比較粗糙，只是一個整數(shù)。但正是由于傳遞的信息量少，信號也便于管理和使用。信號因此被經(jīng)常地用于系統(tǒng)管理相關(guān)的任務(wù)，比如通知進程終結(jié)、中止或者恢復(fù)等等。

給我一個信號

信號是由內(nèi)核(kernel)管理的。信號的產(chǎn)生方式多種多樣，它可以是內(nèi)核自身產(chǎn)生的，比如出現(xiàn)硬件錯誤(比如出現(xiàn)分母為0的除法運算，或者出現(xiàn)segmentation fault)，內(nèi)核需要通知某一進程；也可以是其它進程產(chǎn)生的，發(fā)送給內(nèi)核，再由內(nèi)核傳遞給目標(biāo)進程。內(nèi)核中針對每一個進程都有一個表存儲相關(guān)信息(房間的信箱)。當(dāng)內(nèi)核需要將信號傳遞給某個進程時，就在該進程相對應(yīng)的表中的適當(dāng)位置寫入信號(塞入紙條)，這樣，就生成(generate)了信號。當(dāng)該進程執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時，在系統(tǒng)調(diào)用完成后退出內(nèi)核時，都會順便查看信箱里的信息。如果有信號，進程會執(zhí)行對應(yīng)該信號的操作(signal action, 也叫做信號處理signal disposition)，此時叫做執(zhí)行(deliver)信號。從信號的生成到信號的傳遞的時間，信號處于等待(pending)狀態(tài)(紙條還沒有被查看)。我們同樣可以設(shè)計程序，讓其生成的進程阻塞(block)某些信號，也就是讓這些信號始終處于等待的狀態(tài)，直到進程取消阻塞(unblock)或者無視信號。

常見信號

信號所傳遞的每一個整數(shù)都被賦予了特殊的意義，并有一個信號名對應(yīng)該整數(shù)。常見的信號有SIGINT, SIGQUIT, SIGCONT, SIGTSTP, SIGALRM等。這些都是信號的名字。你可以通過

$man 7 signal

來查閱更多的信號。

上面幾個信號中，

SIGINT   當(dāng)鍵盤按下CTRL+C從shell中發(fā)出信號，信號被傳遞給shell中前臺運行的進程，對應(yīng)該信號的默認(rèn)操作是中斷 (INTERRUPT) 該進程。

SIGQUIT  當(dāng)鍵盤按下CTRL+\從shell中發(fā)出信號，信號被傳遞給shell中前臺運行的進程，對應(yīng)該信號的默認(rèn)操作是退出 (QUIT) 該進程。

SIGTSTP  當(dāng)鍵盤按下CTRL+Z從shell中發(fā)出信號，信號被傳遞給shell中前臺運行的進程，對應(yīng)該信號的默認(rèn)操作是暫停 (STOP) 該進程。

SIGCONT  用于通知暫停的進程繼續(xù)。

SIGALRM  起到定時器的作用，通常是程序在一定的時間之后才生成該信號。

在shell中使用信號

下面我們實際應(yīng)用一下信號。我們在shell中運行ping：

$ping localhost

此時我們可以通過CTRL+Z來將SIGTSTP傳遞給該進程。shell中顯示：

[1]+  Stopped                 ping localhost

我們使用$ps來查詢ping進程的PID (PID是ping進程的房間號), 在我的機器中為27397

我們可以在shell中通過$kill命令來向某個進程發(fā)出信號:

$kill -SIGCONT  27397

來傳遞SIGCONT信號給ping進程。

信號處理 (signal disposition)

在上面的例子中，所有的信號都采取了對應(yīng)信號的默認(rèn)操作。但這并不絕對。當(dāng)進程決定執(zhí)行信號的時候，有下面幾種可能：

1) 無視(ignore)信號，信號被清除，進程本身不采取任何特殊的操作

2) 默認(rèn)(default)操作。每個信號對應(yīng)有一定的默認(rèn)操作。比如上面SIGCONT用于繼續(xù)進程。

3) 自定義操作。也叫做獲取 (catch) 信號。執(zhí)行進程中預(yù)設(shè)的對應(yīng)于該信號的操作。

進程會采取哪種操作，要根據(jù)該進程的程序設(shè)計。特別是獲取信號的情況，程序往往會設(shè)置一些比較長而復(fù)雜的操作(通常將這些操作放到一個函數(shù)中)。

信號常常被用于系統(tǒng)管理，所以它的內(nèi)容相當(dāng)龐雜。深入了解信號，需要一定的Linux環(huán)境編程知識。

總結(jié)

信號機制; generate, deliver, pending, blocking

signal action/dispositon; ignore, default action, catch signal

$kill

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